机械设计思考题与习题解答/普通高等教育“十一五”国家级规划教材配套参考书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张锋 编

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• 高等教育
• 国家级规划教材
• 专业课程

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040284058

版次：1

商品编码：10743226

包装：平装

开本：4开

出版时间：2010-03-01

页数：127

正文语种：中文

编辑推荐

　　 为了实施“质量工程”建设，认真搞好精品课程的每一个环节，编者们为由宋宝玉、王黎钦主编，由高等教育出版社出版的《机械设计》一书编写了这本配套教材。本书不仅给出了《机械设计》一书的思考题与习题的参考答案，而且为了开阔学生的解题思路，培养学生分析和解决实际问题的能力，在许多章节都增加了典型例题及参考答案，而且还在书后增加了两套综合测试题及参考答案。该书的使用将使学生深入掌握机械设计课程内容并提高其解题能力。为了给学生提供更多独立思考的机会，本书还补充了一些没有答案的思考题和习题。

内容简介

　　 《普通高等教育十一五国家级规划教材配套参考书：机械设计思考题与习题解答》是宋宝玉、王黎钦主编，高等教育出版社出版的《机械设计》的配套教材。全书沿用主教材的章节顺序，给出了每章“思考题及习题”的参考答案，可帮助学生加深对课程内容的理解，了解和掌握解题方法和技巧，培养学生分析和解决实际问题的能力。
　　 《普通高等教育十一五国家级规划教材配套参考书：机械设计思考题与习题解答》主要供高等学校机械类专业学生学习机械设计课程时使用，也可供其他院校师生参考。

目录

第一章 绪论
第二章 机械设计概论
第三章 螺纹连接
第四章 其他常用连接
第五章 带传动
第六章 齿轮传动
第七章 蜗杆传动
第八章 其他常用传动
第九章 轴
第十章 滚动轴承
第十一章 滑动轴承
第十二章 联轴器离合器制动器
第十三章 弹簧
第十四章 机架零件
第十五章 机械传动系统方案设计
综合测试题（一）
综合测试题(一）答案
综合测试题(二）
综合测试题(二）答案
参考文献

《机械设计基础》：从原理到实践的深度探索 本书是为机械设计领域的学习者和从业者精心打造的权威参考书，旨在系统地梳理和深化机械设计的基本原理，并通过丰富的例题和习题解答，帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。本书内容聚焦于机械设计的核心概念，涵盖了从基础的机械零件选择、材料力学分析，到复杂的机械系统集成和可靠性设计等各个环节。我们力求以清晰的逻辑、严谨的论证和贴近实际的案例，引领读者深入理解机械设计的精髓。 第一章：机械设计的基本概念与方法 本章作为全书的开篇，为读者建立起对机械设计领域宏观的认知。我们将首先阐述机械设计的目的、任务以及其在现代工业中的重要地位。在此基础上，深入探讨机械设计的一般过程，包括方案设计、技术设计和施工设计等阶段。重点介绍方案设计中的创新思维和多方案比较原则，以及技术设计中如何进行详细的零件设计、装配设计和性能评估。 此外，本章还将系统地介绍机械设计常用的方法论。我们将分析基于经验的设计方法、基于仿真的设计方法以及基于模型的协同设计方法。特别地，将详细讲解如何运用有限元分析（FEA）、计算流体动力学（CFD）等数值模拟工具来预测和优化机械零件及系统的性能。同时，也会强调创新设计方法的重要性，例如TRIZ理论在机械设计中的应用，以及如何通过头脑风暴、类比联想等方式激发设计灵感。 第二章：机械零件的强度与刚度分析 强度和刚度是衡量机械零件能否承受载荷并保持其几何形状不变的关键指标。本章将深入解析机械零件在各种载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切）作用下的应力与应变状态。我们将复习和拓展材料力学中的基本概念，如弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度等，并引入更高级的应力分析方法，例如应力集中理论和疲劳强度理论。 在静强度分析方面，我们将详细介绍各种许用应力准则，如第一强度理论、第二强度理论、第三强度理论和第四强度理论，并指导读者如何根据零件的工作条件和材料特性，选择合适的许用应力并进行强度校核。对于疲劳强度分析，本章将重点讲解应力幅、应力比、疲劳极限、损伤累积理论（如Miner法则）等概念，并阐述如何通过S-N曲线和应力集中系数来评估零件在循环载荷下的寿命。 刚度分析方面，我们将讲解构件在外力作用下的变形规律，以及如何计算其挠度和转角。对于梁、轴、板等典型构件，我们将介绍常用的刚度计算方法，并强调刚度在确保机械系统正常工作和精度方面的关键作用。本章还将结合大量实际工程案例，讲解如何运用数学模型和数值计算方法来分析复杂结构的应力与刚度，为零件设计和优化提供坚实的理论基础。 第三章：机械零件的失效模式与预防 了解机械零件可能出现的失效模式是保证机械可靠性的前提。本章将系统地分析机械零件在实际工作环境中可能发生的各种失效形式，包括塑性变形、脆性断裂、疲劳断裂、磨损失效、腐蚀失效、蠕变失效等。我们将深入剖析每种失效模式的根本原因、发生机理及其发展过程。 在塑性变形和脆性断裂方面，我们将结合材料的力学性能和加载条件，解释为何会出现这些失效。对于疲劳断裂，我们将详细介绍其发生条件、裂纹萌生和扩展的过程，以及影响疲劳寿命的各种因素，如表面状态、几何形状、载荷谱等。 磨损失效是机械零件常见的失效形式之一，本章将详细介绍磨损的类型（如磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等），磨损的机理，以及影响磨损速率的因素，如接触压力、相对速度、润滑条件、材料硬度等。我们将介绍磨损的评估方法和常见的抗磨损措施，如硬化处理、表面涂层、合理润滑等。 腐蚀失效是另一类重要的失效模式，本章将讨论金属材料在不同腐蚀介质中的腐蚀机理，包括电化学腐蚀和化学腐蚀。我们将介绍常见的腐蚀类型，如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂等，并阐述如何通过材料选择、防腐蚀涂层、电化学保护等方法来延缓或防止腐蚀发生。 此外，本章还将涉及蠕变失效，尤其是在高温环境下工作的机械零件。我们将讲解蠕变的基本概念、蠕变曲线，以及蠕变对零件强度的影响。 第四章：常用机械零件的设计与计算 本章将聚焦于机械设计中最常用的几类零件，并提供详细的设计计算方法和案例。 轴的设计： 我们将详细介绍轴的类型（如传动轴、心轴）、轴的强度计算（包括弯曲、扭转和组合应力下的计算）、轴的刚度计算（确保轴的挠度在允许范围内）、轴的临界转速分析（防止共振）、以及轴的结构设计（如轴颈、键槽、油孔等）。 联轴器的设计： 联轴器用于连接轴并传递动力，本章将介绍联轴器的分类（如刚性联轴器、弹性联轴器、移动联轴器），各种联轴器的结构特点、工作原理，以及如何根据传递的转矩、转速、轴的对中误差等因素选择和设计合适的联轴器。 齿轮的设计： 齿轮是传递运动和动力的核心部件。我们将深入讲解直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮等常见齿轮的类型。重点介绍齿轮的强度计算，包括齿根弯曲强度和齿面接触强度的计算，以及如何根据齿轮的材料、模数、齿数、压力角、传动比等参数进行设计和校核。同时，也将涉及齿轮的润滑、精度要求和失效预防。 轴承的设计： 轴承用于支承旋转轴并减少摩擦。本章将详细介绍滚动轴承（如球轴承、滚子轴承）和滑动轴承的设计原理。对于滚动轴承，我们将讲解其基本类型、额定寿命的计算、当量动载荷的确定，以及如何根据工作载荷、转速和使用寿命选择合适的轴承型号。对于滑动轴承，我们将讨论其润滑原理、油膜厚度计算、温升计算以及材料选择。 紧固件的设计： 螺纹联接是机械中最常用的连接方式。本章将详细介绍螺纹的类型、螺纹紧固件（如螺栓、螺母、螺钉）的结构特点、强度计算（包括拉伸、剪切、弯曲载荷下的计算）、预紧力的确定以及防松措施。 第五章：机械系统的可靠性设计 可靠性是衡量机械产品性能的重要指标，它关系到产品的使用寿命、安全性以及经济性。本章将系统地介绍机械系统的可靠性设计理论与方法。 我们将首先阐述可靠性的基本概念，如失效率、平均失效时间（MTTF/MTBF）、可靠度函数、失效率函数等。在此基础上，我们将介绍几种常见的可靠性模型，如指数分布模型、威布尔分布模型等，并讲解如何运用这些模型来预测和分析机械系统的可靠性。 本章的重点将放在如何通过设计手段提高机械系统的可靠性。我们将讨论冗余设计技术，例如串联、并联和混合冗余系统，以及如何通过冗余配置来提高系统的整体可靠性。此外，我们将介绍失效模式与影响分析（FMEA）方法，指导读者如何系统地识别潜在的失效模式，评估其发生概率和影响程度，并制定相应的预防和改进措施。 我们还将讨论可靠性分配和优化技术。在复杂机械系统中，如何将整体可靠性指标分解到各个子系统和零件，并根据重要性进行可靠性分配。同时，介绍如何通过设计改进、材料选择、工艺优化等手段来提高关键部件的可靠性，最终达到系统整体可靠性目标。 第六章：机械系统的润滑与密封 良好的润滑和密封是保证机械设备正常运行、延长使用寿命的关键。本章将深入探讨机械系统的润滑与密封技术。 在润滑方面，我们将首先介绍润滑的目的和作用，包括减少摩擦磨损、冷却、清洗、防锈等。我们将详细讲解润滑剂的分类（如矿物油、合成油、脂类润滑剂），各类润滑剂的性能特点、适用范围以及润滑剂的选择原则。 重点内容将包括润滑方式的设计，如流体润滑、边界润滑、混合润滑等，以及不同的润滑装置，如油杯、油壶、油泵、油路系统等。我们将介绍如何根据机械设备的结构、工作条件和载荷来确定合适的润滑方式和润滑量，并进行相关的计算和校核。 在密封方面，我们将介绍密封的目的和作用，即阻止工作介质的泄漏或外部污染物的侵入。我们将详细讲解各种密封结构和密封元件，如唇形密封、O形圈、油封、填料密封、迷宫密封等。 我们将分析不同密封形式的结构特点、工作原理、适用范围和失效模式。重点在于如何根据工作压力、温度、介质性质、运动速度等因素，选择合适的密封形式和材料，并进行密封的计算和设计。例如，对于动密封，我们将讨论密封件的磨损、老化以及密封间隙对密封性能的影响。 第七章：机械系统的振动与噪声控制 振动和噪声是影响机械产品性能、可靠性、使用寿命以及工作环境的重要因素。本章将从理论和实践两个层面，深入探讨机械系统的振动与噪声控制。 在振动方面，我们将回顾和拓展振动力学的基本概念，如自由振动、强迫振动、共振、阻尼等。我们将介绍单自由度和多自由度系统的振动方程，并讲解如何求解这些方程，分析系统的固有频率和振动模态。 重点将放在如何分析和预测机械系统的振动特性。我们将介绍傅里叶分析、拉普拉斯变换等数学工具在振动分析中的应用。我们将讲解如何通过模态分析来识别系统的共振频率，并提出相应的减振措施，如改变结构刚度和质量分布、增加阻尼装置、采用隔振器等。 在噪声方面，我们将介绍噪声的产生机理，包括机械噪声（如碰撞、摩擦、气流噪声）和电磁噪声等。我们将讲解噪声的测量单位（如分贝dB）以及噪声的评价指标。 我们将重点介绍噪声的传播途径和控制方法。针对不同类型的噪声源，我们将提出相应的降噪措施，例如： 振动源控制： 通过减小振动来降低噪声。 传播途径控制： 例如采用隔音罩、吸声材料、阻尼涂层等来阻止噪声的传播。 接收端控制： 通过个人防护措施来降低对噪声的感知。 本章还将介绍一些高级的振动与噪声控制技术，如主动控制技术，以及如何通过计算机仿真软件来模拟和评估振动与噪声的性能。 第八章：机械系统的装配与调试 精良的装配和细致的调试是确保机械产品性能稳定、可靠、高效的关键环节。本章将系统地讲解机械系统的装配工艺、装配质量控制以及调试过程。 在装配方面，我们将从宏观和微观两个层面，深入探讨装配过程中的注意事项。我们将介绍装配前的准备工作，包括零件的检验、清洁、标识，以及工装夹具的选择与使用。我们将详细讲解不同类型机械零件的装配方法，如轴承的安装、齿轮的啮合、螺纹联接的紧固等，并强调装配顺序、装配精度和配合公差对最终产品性能的影响。 我们将介绍常见的装配技术，例如： 热装配与冷装配： 如何利用热胀冷缩原理进行装配。 精密装配： 对于高精度要求的机械部件，如何进行精密的调整和测量。 自动化装配： 简单介绍自动化装配在现代制造业中的应用。 在装配质量控制方面，我们将介绍各种检测手段和质量评价标准。我们将讲解尺寸检测、形位公差检测、表面粗糙度检测、硬度检测等常用的质量检测方法。同时，也将介绍如何建立有效的质量控制体系，以确保装配过程的每一个环节都符合质量要求。 在调试方面，我们将详细阐述机械系统调试的目的、原则和步骤。我们将介绍空载调试、负载调试、性能调试以及寿命调试等不同阶段的调试内容。重点讲解如何通过各种测试手段，如压力测试、温度测试、速度测试、载荷测试等，来评估机械系统的性能参数，并根据测试结果进行调整和优化。 我们还将讨论调试过程中可能出现的问题及其解决方法，例如： 异常振动或噪声的排除。 温升过高的原因分析与对策。 泄漏问题的定位与修复。 传动精度和效率的调整。 第九章：现代机械设计技术在实践中的应用 本章将着眼于现代机械设计领域的新发展和新技术，探讨它们在实际工程中的应用。 我们将重点介绍计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）等集成化设计制造技术。我们将阐述CAD系统在零件建模、装配设计、工程图绘制等方面的强大功能，以及如何利用3D建模技术进行直观的设计和可视化。 CAE技术将是本章的重点之一。我们将深入介绍有限元分析（FEA）、计算流体动力学（CFD）、多体动力学仿真等工具在机械设计中的应用。我们将通过具体的案例，展示如何利用这些仿真工具来预测零件的应力、应变、变形、流场分布、运动轨迹等，并进行设计优化，从而在设计初期就发现潜在的问题，减少原型样机制作的成本和时间。 此外，本章还将介绍现代机械设计中的一些前沿技术，如： 数字化孪生（Digital Twin）： 概念、原理及其在机械设备全生命周期管理中的应用。 增材制造（3D打印）： 在零件设计、原型制造和定制化生产中的潜力。 智能制造与工业物联网（IIoT）： 机械设计如何与智能化生产流程相结合。 我们将强调这些现代技术如何改变传统的机械设计流程，提高设计效率和产品质量，并推动机械工程向更智能、更高效的方向发展。 附录：机械设计常用公式、标准与案例分析 为了方便读者查阅和应用，本书在附录中提供了机械设计中常用的重要公式、国家标准（如GB标准）、行业标准以及一些经典的机械设计案例分析。这些内容将是对本书前面章节知识的补充和强化，旨在为读者提供一个快速查找和参考的工具。 我们相信，通过对本书内容的系统学习和深入思考，并结合提供的例题和习题解答，读者能够建立起扎实的机械设计理论基础，掌握解决实际工程问题的有效方法，为未来在机械设计领域的发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名机械设计专业的学生，我不得不说，这本书简直就是为我们量身定做的“通关秘籍”！在枯燥的理论学习之后，这本书就像一股清流，让我们在实践中巩固和深化所学知识。我尤其欣赏它的题目设计，既有基础性的巩固练习，也有拔高性的拓展思考，覆盖面非常广。更重要的是，它的解答部分，不仅仅是给出答案，而是对整个解题过程进行了详尽的拆解和说明。让我能够清晰地看到每一步的逻辑推导，以及为什么要这样做。这种“知其然，更知其所以然”的学习体验，让我受益匪浅。例如，在关于轴的强度设计部分，书中不仅仅是计算应力，还会引导我们考虑轴的材料特性、加工精度、载荷变化等多种因素，让我们的设计更加全面和可靠。读完这本书，我感觉自己在解决实际工程问题时，思路更加开阔，解决问题的能力也得到了显著提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的是我大学生涯中的一个惊喜！原本以为只是为了应付课程，没想到它却给我带来了如此多的启发。作者的出发点非常高，不仅仅是简单的习题解答，而是致力于培养读者的设计思维能力。我特别喜欢书中那些“思考题”，它们往往没有标准答案，但却能引导我们从不同的角度去审视一个设计问题，去思考各种可行方案的优缺点。这种开放式的提问方式，让我更加主动地去探索和学习。而且，书中对许多经典机械原理和零件的设计思路进行了深入的剖析，让我看到了理论知识如何在实际工程中落地生根。例如，关于传动装置的设计，书中不仅仅是计算速比和效率，还会引导我们考虑噪音、磨损、润滑等问题，让我们的设计更加人性化和实用化。这本书让我深刻体会到，机械设计是一个需要不断创新和优化的过程，它不仅仅是技术，更是对工程伦理和社会责任的体现。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是太棒了！作为一名即将步入机械设计行业的学生，我一直对理论知识与实际应用之间的衔接感到一丝迷茫。这本书恰恰弥补了我的这一缺憾。它不仅仅是一本习题集，更像是一位循循善诱的导师。作者的思路非常清晰，每一道题的解答都包含了深入的分析过程，让我能够理解“为什么”这样做，而不仅仅是“怎么”做。尤其是一些复杂的概念，通过题目和详细的解析，我仿佛亲身经历了一次设计过程，从问题的提出，到各种可行方案的比较，再到最终决策的形成，每一步都充满了启发。我尤其喜欢它对工程实践中常见问题的探讨，这些都是课堂上很难接触到的，但却是我未来工作中必须面对的。例如，关于材料选择的权衡，关于结构强度与轻量化的平衡，书中都给出了非常贴近实际的案例和思考角度。读完之后，我感觉自己对机械设计的理解上升了一个层次，不再是零散的知识点堆砌，而是形成了一个完整的知识体系。这本书让我对未来的学习和工作充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一开始拿到这本书时，以为它只是一本普通的习题解答，用来应付考试的。但当我翻开它，我彻底改观了。作者的思维方式真是太独特了！他不仅仅是提供解题步骤，更像是在引导我们进行一场深度思考。每一道题都不仅仅是考验我们对公式的记忆，而是考察我们对机械设计原理的理解和应用能力。书中很多思考题的设计，都非常贴近工业界的实际需求，让我意识到，在真正的工程实践中，很多问题并非只有唯一的标准答案，而是需要在成本、性能、可靠性等多个维度进行权衡取舍。我特别喜欢书中的一些“反思”环节，作者会引导我们思考设计过程中可能出现的各种潜在问题，以及如何规避这些问题。这种“预见性”的训练，对于提升设计质量有着极其重要的意义。这本书让我深刻体会到，机械设计不仅仅是技术活，更是一门艺术，一门需要深厚功底和敏锐洞察力的艺术。

评分☆☆☆☆☆

这本《机械设计思考题与习题解答》对我来说，真是一场及时雨！在学习机械原理和零件课程的过程中，我常常觉得理论知识虽然扎实，但如何将它们灵活运用到解决实际工程问题上，却显得有些捉襟见肘。这本书的出现，完美地解决了我的痛点。它的题目设计非常巧妙，紧密围绕教材内容，但又跳脱出课本的框架，引入了许多更具挑战性和实用性的设计场景。我特别欣赏作者在解答中的深度剖析，不仅仅给出标准答案，更重要的是阐述了背后的设计逻辑和考量因素。比如，在涉及机构的运动学分析时，书中会引导读者思考不同构件的受力情况，以及可能存在的干涉和奇异点，这对于培养严谨的设计思维至关重要。而且，书中对一些经典设计案例的分析，让我看到了理论如何转化为实际产品，这种“学以致用”的成就感是无可比拟的。我常常在做完题目后，还会反复揣摩作者的解答，仿佛与一位经验丰富的设计工程师进行了一场无声的对话。